ANÁLISIS DE IMPACTO NORMATIVO DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

NORMA NACIONAL DE CALIDAD DE COMBUSTIBLES GASOLINA

Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible y Ministerio de Minas y Energía

1. INTRODUCCIÓN

La calidad de los combustibles se encuentra definida en función de un conjunto de parámetros físico-químicos y operativos que cualifican su desempeño ambiental al final del proceso de combustión.

Los Ministerios de Ambiente y Desarrollo Sostenible y de Minas y Energía deben definir los parámetros mínimos de calidad, en materia ambiental y técnica respectivamente, de los combustibles que se han de importar, producir, distribuir y consumir en todo el territorio nacional, de conformidad con lo definido en el artículo 2.2.5.1.4.5 del Decreto 1076 de 2015.

En cumplimiento de esta responsabilidad, el gobierno colombiano ha establecido las condiciones

mínimas para que, desde el marco regulatorio, se controle la distribución de combustibles de la mejor calidad para Colombia, teniendo en cuenta las materias primas características del territorio nacional y propendiendo por favorecer el desarrollo del país dentro de esquemas sostenibles.

Dentro del marco regulatorio, éste debe ser reformulado continuamente de acuerdo a las métricas internacionales y a los avances tecnológicos de los procesos productivos tendientes a la minimización de los impactos ambientales generados durante la combustión, respondiendo a las preocupaciones de la comunidad internacional en torno a los temas relacionados con la calidad del aire y su influencia en el cambio climático y la salud pública.

En este sentido, el presente documento revisa los antecedentes normativos en materia de calidad de combustibles en Colombia haciendo énfasis en la gasolina y presenta la definición del problema dentro del proceso de estructuración del análisis de impacto normativo derivado del concepto técnico ambiental que sugiere la necesidad de actualizar parámetros priorizados y reglamentar parámetros adicionales debido a su incidencia en la calidad del aire.

1.1 ANTECEDENTES

Para el desarrollo de las temáticas objeto del presente documento es importante retomar la situación actual de la calidad del aire en el país, así como la evolución normativa en materia de calidad de combustibles, a continuación, se desarrollan los antecedentes para cada una de estas líneas.

CALIDAD DEL AIRE

En 2017 fue adoptada la Resolución 2254, la cual incorporó un ajuste progresivo de los niveles

máximos permisibles de contaminantes considerando los lineamientos dados por la Organización Mundial de la Salud. Esta actualización de la norma de calidad del aire busca minimizar el riesgo sobre la salud humana que puede ser causado por la exposición a los contaminantes en la atmósfera, y por ello define también niveles más estrictos para los estados de prevención, alerta y emergencia.

En línea con estas acciones, en 2018 se adoptó el CONPES 3943 "Política para el mejoramiento

de la calidad del aire", cuyo objetivo general es reducir la concentración de contaminantes en el aire que afectan la salud y el ambiente. Para el cumplimiento del objetivo general de esta política, se establecen tres objetivos específicos desarrollados a través de líneas de acción que implican la realización de actividades por parte de diferentes entidades del nivel nacional. Los objetivos específicos son: reducir las emisiones contaminantes al aire provenientes de fuentes móviles, reducir las emisiones contaminantes al aire provenientes de fuentes fijas y mejorar las estrategias de prevención, reducción y control de la contaminación del aire.

En armonía con esta política, la Ley 1955 de 2019 –Plan Nacional de Desarrollo [2018-2022]-

estableció en su “Objetivo 2. Mejorar la calidad del aire, del agua y del suelo para la prevención de los impactos en la salud pública y la reducción de las desigualdades relacionadas con el acceso a recursos” se plantea la intervención: “MinAmbiente actualizará los estándares de emisión de fuentes móviles hasta llegar al EURO VI, y con MinMinas reglamentará el contenido de azufre en los combustibles para reducir la contaminación atmosférica en Colombia, (…)”.

De lo anterior, se resalta el señalamiento de las fuentes móviles como importantes actores en la

problemática asociada a la calidad del aire en Colombia. Según los inventarios de emisiones que se han realizado en las grandes ciudades del país, el material particulado es emitido principalmente por la quema de combustibles fósiles en el sector transporte y en el sector industrial. Se estima que, en los centros urbanos, aproximadamente el 80 % de las partículas PM2.5 son generadas por las fuentes móviles mientras que el 20 % restante lo aportan las fuentes fijas (SIAC1).

Profundizando en este aspecto, las emisiones generadas por las fuentes móviles dependen de

tres aspectos principales a saber: i) tecnología de emisión del parque automotor, ii) calidad de los combustibles y iii) condiciones de mantenimiento preventivo. En el presente documento se desarrolla la problemática y alternativas disponibles en respuesta a la misma, desde el aspecto ii) calidad de los combustibles, en lo relacionado con la gasolina distribuida en el territorio nacional

CALIDAD DE COMBUSTIBLES - GASOLINA

La reglamentación colombiana en materia de calidad de combustibles tiene su raíz en la

Resolución 898 de 1995 “Por la cual se regulan los criterios ambientales de calidad de los combustibles líquidos y sólidos utilizados en hornos y caldera de uso comercial e industrial y en motores de combustión interna de vehículos automotores”.

1 Sistema de Información Ambiental de Colombia

El artículo 1 de la citada Resolución establece -entre otros aspectos-, los requisitos de calidad de las gasolinas colombianas. A partir de esta norma, se han efectuado varias modificaciones entre las que se encuentran la Resolución 1565 de 2004 “Por la cual se modifica parcialmente la Resolución 898 del 23 de agosto de 1995, que regula los criterios ambientales de calidad de los combustibles líquidos y sólidos utilizados en hornos y calderas de uso comercial e industrial y en motores de combustión interna”.

En los últimos 30 años se ha evolucionado en la calidad de las gasolinas colombianas en distintos

parámetros, tal como se ilustra en la siguiente figura.

Figura 1. Evolución calidad de gasolina en Colombia

Fuente: (Jorge Humberto Arango - Ecopetrol, 2009)

En armonía con esta evolución, el CONPES 3943 “Política para el mejoramiento de la calidad del

aire”, definió líneas de acción específicas, dedicadas al plan de mejoramiento de los combustibles:

“Actualización de parámetros de calidad de los combustibles y biocombustibles. En primer lugar, es necesario continuar avanzando en la reducción en el contenido de azufre de los combustibles que se distribuyen al parque automotor del país. Para ello, en el primer trimestre de 2019, el Ministerio de Minas y Energía y el Ministerio el Ambiente y Desarrollo Sostenible adoptarán en conjunto los estándares normativos progresivos para lograr la reducción del contenido de azufre en los combustibles a nivel nacional de la siguiente manera: en 2020, diésel de 20 ppm y gasolina de 100 ppm; en 2021, diésel de 10 ppm a 15 ppm y gasolina de 50 ppm; antes de finalizar 2025, diésel de 10 ppm, y entre 2026 y 2030, gasolina de 10 ppm. Por su parte, el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, en el primer semestre de 2019, adoptará por resolución los estándares de emisión para vehículos, acordes con la calidad del combustible distribuido, como una medida para restringir el ingreso al país de tecnologías vehiculares contaminantes.”

De esta manera, la iniciativa reglamentaria propuesta responde a las necesidades y lineamientos

trazados por el Gobierno nacional en esta materia.

2. CONTEXTO GENERAL La calidad de los combustibles, se encuentra determinada tanto por la naturaleza físico-

química de los petróleos crudos de los cuales son extraídos, como por las condiciones operativas y tecnológicas de los procesos implementados en la refinería. En el presente capítulo se realiza una descripción de estas características para la región colombiana, después de revisar el contexto internacional en la materia.

2.1 Contexto Internacional

La problemática de calidad del aire y el efecto que tienen en ella las fuentes móviles terrestres

accionadas con combustibles fósiles ha sido identificada y abordada por los diferentes países del mundo desde 1980. En este sentido, las tecnologías vehiculares han sido diseñadas y progresivamente modificadas en función de su desempeño ambiental, marcando tendencias de reducción en las emisiones de contaminantes generadas durante los procesos de combustión.

Para ello, se hace necesario e indispensable, disponer de combustibles con características de calidad obtenidas mediante, cada vez más complejos procesos de refinería. Una de las características que más se ha estudiado, es el contenido de azufre, tanto para el combustible diésel como para la gasolina.

Figura 2. Calidad de diésel en el mundo – Contenido de Azufre

Fuente: (Europe, 2018)

En lo referente a la calidad del Diésel, el combustible colombiano se encuentra posicionado entre los

más limpios del mundo, tal como se aprecia en la Figura 1. Sin embargo, en materia de calidad de

gasolina el país presenta un resago respecto de los combustibles considerados “más limpios del

mundo”. Esta situación se ilustra en la siguiente figura.

Figura 3. Calidad de Gasolina en el mundo - Contenido de Azufre

Fuente: (Europe, 2018)

La Figura 3 evidencia el avance de los países del hemisferio norte en lo relativo al contenido de azufre de las gasolinas, en contraste con la diversidad de avances parciales de países como Chile, Brasil e India y el atraso de los demás países de Suramérica y África.

En este sentido y teniendo en cuenta que Colombia auto-abastece su demanda de combustibles, el objeto del presente análisis de impacto es determinar los costos y beneficios asociados al mejoramiento de la calidad de la gasolina refinada en el país y las alternativas de implementación que de ello se derivan.

Para avanzar en este objetivo es necesario poner en contexto las características de las cuales depende el mejoramiento de la calidad de la gasolina en Colombia. El punto de partida de este análisis es la calidad de los crudos disponibles, los cuales constituyen la materia prima del proceso de refinación, siendo éste proceso la segunda característica predominante para la obtención de combustibles de alta calidad.

2.2 Característica Pesada de los Petróleos Crudos en Colombia

Existen dos características principales de los petróleos crudos, las cuales condicionan la calidad de los mismos y determinan los procesos necesarios en la refinería para la obtención y aprovechamiento de combustibles de calidad, éstas son: i) Gravedad API y ii) Contenido de azufre.

“La densidad o gravedad API de un crudo indica qué tan liviano o pesado es en su totalidad. Los crudos más livianos tienen una mayor proporción de pequeñas moléculas, que las refinerías pueden convertir en gasolina, combustible pesado y diésel (…). Los crudos más pesados tienen

proporciones más altas de moléculas grandes, que las refinerías pueden i) utilizar en combustibles industriales pesados, asfalto y otros productos pesados (cuyos mercados son menos dinámicos y, en algunos casos, se están reduciendo), o ii) procesarlas en moléculas más pequeñas que se pueden utilizar en combustibles para transporte. En la industria de refinación, la densidad de un crudo se expresa generalmente en términos de gravedad API, un parámetro de medición de unidades en grados (°API), por ejemplo, 35°API. La gravedad API varía en forma inversa a la densidad (es decir, cuánto más liviano es el material, más alta es la gravedad API). Por definición, el agua tiene una gravedad API de 10°”2. La Figura 2 muestra la calidad de un típico crudo liviano (35°API) y un típico crudo pesado

(25°API), en función de su producción natural de gases livianos, componentes de la gasolina y destilados (principalmente combustible pesado y diésel), y aceites pesados. La misma figura muestra además, el perfil promedio de demanda de estas categorías de productos en los países desarrollados (Products).

Figura 4. Producción Natural de Crudos Livianos y Pesados

Fuente: (ICCT, 2011)

A partir de esta gráfica es posible concluir que cuanto más pesado el crudo, menor es la proporción

aprovechable para destilados. Así mismo y de acuerdo con la información presentada en la Figura 5, se infiere que los petróleos crudos característicos de la región continental colombiana, son de clase “pesada”, lo cual hace más difícil su aprovechamiento para productos combustibles como el diésel, lo que adicionalmente conlleva mayores costos de refinería para lograr dicho aprovechamiento. Como se observa en la figura los crudos colombianos se encuentran entre los más pesados a nivel mundial.

2 Introducción a la Refinación de Petróleo y Producción de Gasolina y Diésel con bajo contenido de Azufre. ICCT, 2011.

Figura 5. Clasificación Internacional de Crudos según gravedad API

Fuente: (ICCT, 2011)

Además de la gravedad API, una condición natural que determina la calidad de un crudo, así como la complejidad del proceso refinería necesario para su aprovechamiento, es el contenido de azufre.

“Entre los hetero-elementos presentes en el petróleo crudo, el azufre es el que más afecta el proceso de refinación. Los niveles suficientemente altos de azufre en el flujo de refinación pueden: i) desactivar (“contaminar”) los catalizadores que aceleran las reacciones químicas deseadas en ciertos procesos de refinación, ii) provocar la corrosión en el equipo de refinería, y iii) generar la emisión a la atmósfera de compuestos de azufre, que no son agradables y pueden estar sujetos a estrictos controles reglamentarios”3.

El azufre de los combustibles para vehículos automotores ocasiona la emisión de compuestos

indeseables e interfiere con los sistemas de control de emisiones que están destinados a regular las emisiones contaminantes tales como, los compuestos orgánicos volátiles, óxidos de nitrógeno y material particulado.

En consecuencia, las refinerías deben tener la capacidad de extraer el azufre del crudo y los flujos

de refinación en la medida que sea necesario para atenuar estos efectos no deseados. Cuánto más alto sea el contenido de azufre del crudo, más alto es el grado de control de azufre que se necesita y el costo que insume este procedimiento. Así mismo, cuanto menor es el contenido de azufre, es más alto el grado de especialización necesario para su detección, reducción y remoción.

El contenido de azufre del crudo y los flujos de refinación se mide generalmente en tanto por ciento (%) en peso o en partes por millón por peso (ppmw). En la industria de la refinería, el petróleo crudo se denomina con poco azufre (bajo nivel de azufre), si su nivel de azufre es inferior al valor umbral (por ejemplo, 0,5 % (5.000 ppmw)) y sulfuroso (alto nivel de azufre), si el nivel de azufre supera el umbral más alto. La mayoría de los crudos sulfurosos registran niveles de azufre de entre 1,0 y 2,0 %, pero en algunos casos se registran niveles de azufre de > 4 %.” 4.

3,3 Introducción a la Refinación de Petróleo y Producción de Gasolina y Diésel con bajo contenido de Azufre. ICCT, 2011.

Con base en la información presentada en la Figura 5 (Tipo de Crudo Colombiano: Heavy Sweet), el contenido de azufre típico de las reservas de crudo disponibles en Colombia, se encuentra entre 0-1.1 %wt (en el umbral “sulfuroso”).

La calidad promedio de los tipos mundiales de crudo (según gravedad API y contenido de azufre)

para refinación ha ido decayendo paulatinamente. El contenido promedio de azufre ha aumentado más rápidamente y esta tendencia probablemente continuará en un futuro inmediato2.

Para ilustrar esta tendencia, la Figura 6 muestra la calidad estimada del crudo, según la gravedad

API y el contenido de azufre, en varias regiones del mundo para el año 2008 (presente) y 2030 (proyectado).

Figura 6. Calidad Regional de Petróleos Crudos – Proyección

Fuente: (ICCT, 2011)

En este sentido se entiende que será cada vez más difícil realizar un aprovechamiento eficiente de los petróleos crudos a nivel mundial, por lo que se requerirá de mayores esfuerzos económicos para procesos y tecnologías de refinería que permitan obtener los productos de destilación con las condiciones de calidad deseadas.

2.3 Características del Proceso de Refinería

La figura 7 presenta un esquema del proceso general de refinería a partir del cual se obtienen los

productos deseados. Mediante cambios en la temperatura de destilación se extraen derivados del crudo formando una columna de separación, a partir de la cual se obtienen productos como gas (en el extremo liviano), gasolina, keroseno y diésel (en la zona media) y residuos para asfaltos y aceites bunker (en el extremo pesado).

Figura 7. Esquema de Refinería de Petróleos Crudos – Columna de Destilación

Fuente: Elaboración propia a partir de (ICCT, 2011)

La separación de todos los derivados del crudo, se realiza gradualmente a medida que se

incrementa la temperatura de destilación. De esta manera, como se ilustra en la figura 7, cuando el crudo se somete a temperaturas entre 15 °C y 80 °C se obtienen productos como gas y gas licuado de petróleo. Al incrementar la temperatura desde 176 °C hasta 260 °C, se separan del crudo sustancias como naftas y keroseno (a partir de las cuales se obtienen productos como gasolinas y combustibles náuticos); De esta manera, a medida que se avanza en el gradiente incremental de la temperatura, se separan del crudo compuestos cada vez más “pesados” en función de sus moléculas de carbono.

Hacia el final del proceso, se obtiene la fracción restante del crudo que no se ha evaporado a

temperaturas entre 360°C y 500°C. Este punto de la columna de destilación se conoce como T95 y se define como la temperatura a la cual el 95% del crudo se ha evaporado. En algunos países se controla el parámetro de T90, el cual, análogamente corresponde a la temperatura de destilación para la cual el 90% del crudo se ha evaporado.

Al llegar a este punto del proceso, los compuestos remanentes son de naturaleza pesada, poco

aprovechable y se destina para subproductos como asfaltos. Estos compuestos presentan como característica una alta propensión a la formación de material particulado y hollín al ser quemados.

En la actualidad, producto de los grandes avances tecnológicos de los procesos productivos,

existen tecnologías de mejoramiento, transformación, tratamiento y separación aplicadas en las refinerías de manera posterior a la destilación general, las cuales permiten aprovechar en mayor medida los productos generados en todos los puntos de la columna de destilación (especialmente del extremo pesado), determinan la calidad de las diferentes categorías de productos refinados y viabilizan el control de parámetros específicos tales como el contenido de azufre en todos los flujos de la

refinería, el contenido de compuestos aromáticos, aromáticos policíclicos (PAHs) mediante el rompimiento de las cadenas de poliaromáticos y permiten convertir nafta en gasolina. Estos procesos influyen en la economía de la refinería y en el costo final de los productos derivados, cuanto más complejos los procesos y más refinados los parámetros, mayores serán los costos asociados.

En Colombia, se cuenta con dos refinerías: i) Barrancabermeja y ii) Cartagena (Reficar), las cuales

cuentan con configuraciones y tecnologías de proceso diferentes, en razón a la evolución tecnológica disponible en el momento de su implementación. En el año 2010 se implementó el proceso de hidrotratamiento para la refinería de barrancabermeja, mientras que en el año 2016 se incluyó para Reficar procesos de hidrotratamiento e hidrocraqueo, los cuales proporcionan la capacidad de transformar los productos más pesados de los crudos, en destilados aprovechables controlando parámetros tales como la densidad, viscosidad, el contenido de poliaromáticos y el contenido de azufre, entre otros, los cuales influyen de manera directa en el desempeño ambiental de los combustibles en las fuentes móviles terrestres.

2.3. Parámetros relevantes en materia ambiental – calidad de Gasolina Una vez analizado el contexto nacional e internacional en conjunto con el Ministerio de Minas y

Energía, el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible determinó la relevancia en materia ambiental de 4 parámetros de calidad de gasolina cuya descripción se presenta a continuación, incluyendo la definición, los antecedentes normativos y el contexto nacional e internacional.

EFECTOS AMBIENTALES CONTENIDO DE AROMÁTICOS Los aromáticos son moléculas que contienen por lo menos un anillo de Benceno. El contenido de

aromáticos del combustible, afectará el proceso de combustión ya que puede incrementar los depósitos en el motor e incrementar las emisiones contaminantes en el tubo de escape, incluyendo CO2.

Los aromáticos pesados y otros compuestos de alto peso molecular han sido asociados a la formación de depósitos en la cámara de combustión. Se dispone de aditivos diseñados para evitar la formación de éstos depósitos, sin embargo, se ha evidenciado que su aplicación genera incrementos en las emisiones de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno (ACEA, 2013). Por ésta razón se hace necesario limitar el contenido máximo de contenido de aromáticos totales en la gasolina.

EFECTOS AMBIENTALES NÚMERO DE OCTANO (RON)

El número de Octano es una medida de la habilidad de la gasolina para resistir la auto-ignición. La auto-ignición puede causar inestabilidades o golpeteos en el motor (knocking) lo cual puede causar daños severos en los motores. Dos métodos de laboratorio son usados para medir el número de octano. Uno de ellos determina el número de Octano de Investigación o RON por sus siglas en inglés (Research Octane Number); el otro determina el número de Octano de Motor MON, por sus siglas en inglés (Motor Octane Number). RON se correlaciona con condiciones de golpeteos medios a bajas velocidades, mientras que MON se correlaciona con condiciones de golpeteos a altas temperaturas y con condiciones de aceleración parcial.

Los vehículos son diseñados y calibrados para ciertos rangos de octanaje. Cuando un consumidor usa gasolina con un octanaje más bajo del requerido, pueden presentarse golpeteos. Los motores equipados con sensores de golpeteo pueden manejar valores menores de octanaje retardando el tiempo de encendido de la chispa, pero esto puede incrementar el consumo de combustible, disminuir la capacidad de conducción, disminuir la potencia y aún causar golpeteos. Incrementar el octanaje mínimo disponible en condiciones locales tiene el potencial de ayudar a los vehículos a mejorar significativamente la economía de combustible y en consecuencia disminuir las emisiones de CO2. Éste mejoramiento varía en función del diseño del tren principal, el factor de carga y la estrategia de calibración entre otros factores.

EFECTOS AMBIENTALES CONTENIDO DE AZUFRE El contenido de azufre tiene influencia directa en la formación de material particulado en las

emisiones del tubo de escape vehicular y posee características que afectan el correcto funcionamiento de los sistemas de control de emisiones (convertidores catalíticos), tal como se desarrolló en el numeral 2 del presente documento.

A nivel internacional, se ha definido como estándar internacional EURO 6 para vehículos a

gasolina un contenido máximo de 10 ppm; En Colombia, la Resolución 898 de 1995, modificada por el Artículo Primero de la Resolución 1180 de 2006, contempla un contenido de azufre de 300 ppm, sin embargo, dentro de las metas del cuatrienio del Plan Nacional de Desarrollo 2018-2022 se encuentra alcanzar un contenido de azufre de máximo 10 ppm para el combustible diésel.

En armonía con esta meta, se estableció el cronograma de mejoramiento de la calidad de la

gasolina en Colombia en lo referente al contenido de azufre, el cual se resume a continuación.

Tabla 1. Mejoramiento progresivo del contenido de azufre la gasolina en Colombia

Hasta el 30 de Diciembre de 2020 300 ppm

A partir del 31 de diciembre de 2020 100 ppm

A partir del 31 de diciembre de 2021 50 ppm

A partir del 31 de diciembre de 2030 10 ppm

Los efectos en la reducción del contenido de azufre para los contaminantes criterio se ilustran en la siguiente tabla.

Tabla 2. Reducción de Contaminantes para gasolina de bajo contenido de azufre.

Fuente: (ACEA, 2013)

En este sentido se observa que, para todos los casos la reducción de contenido de azufre en la gasolina tiene efectos de reducción de hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno.

EFECTOS AMBIENTALES PARÁMETRO PRESIÓN DE VAPOR La presión de vapor es la medida de la volatilidad de un combustible o el grado al cual éste se vaporiza a

una temperatura dada. Para la gasolina, la presión de vapor tiene incidencia tanto en el desempeño de los vehículos automotores como en el ambiente. Primero, porque los motores a gasolina requieren que el combustible se evapore para quemarse, la gasolina debe alcanzar un valor mínimo de presión de vapor para asegurar que es lo suficientemente volátil para vaporizarse bajo condiciones de encendido frío.

Los motores también tienen un límite máximo de presión de vapor definido en función de evitar bloqueos

en la línea de combustible. La mayor preocupación para la definición del valor máximo que debe tomar éste parámetro es de carácter ambiental en lo referente a las emisiones evaporativas.

Ésta característica debe ser regulada en función de la temperatura mínima a la cual se espera que opere

el mercado vehicular. En este sentido, de acuerdo a la información presentada en la carta mundial de combustibles, recomienda para países con temperaturas típicas mínimas entre 5 y 15 °C, una presión de vapor máxima de 55 Kpa.

Tabla 3. Niveles de Presión de Vapor recomendados por la carta mundial de combustibles a diferentes temperaturas

Fuente: (ACEA, 2013)

3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Dentro del desarrollo del análisis de impacto normativo, se encuentra la definición y descripción del problema

al que dará respuesta la iniciativa regulatoria propuesta. En este sentido, se presentan a continuación las

consideraciones bajo las cuales se realizó la definición del problema.

3.1 ÁRBOL DE PROBLEMAS Figura 8. Árbol de Problema

Consecuencia 4 Afectación a

sistemas de

inyección y control

de emisiones e

ineficiencia

energética

Consecuencia 1. Parque automotor

altamente contaminante

Co

nse

cue

nci

as

Pro

ble

ma

Cau

sas

Causa 3. Naturaleza pesada de crudos

colombianos

Los parámetros de calidad de Gasolina en Colombia no permiten la incorporación de tecnologías de bajas emisiones.

Causa 1. Evolución de los

requerimientos

internacionales en materia

de combustibles y

tecnologías de emisión

vehicular

Causa 4. Tecnología de

refinación de crudos en

Colombia

Causa 2. Auto abastecimiento de

combustibles en Colombia

Consecuencia 1.2 Formación de material

suspendido

Consecuencia 2 Niveles altos de

exposición Incrementos

en morbilidad y

mortalidad

Consecuencia 3 Barreras comerciales

para tecnologías de ultra-bajo azufre

Consecuencia 1.1 Emisiones de partículas ultra finas perjudiciales

para la salud

3.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Los parámetros de calidad de gasolina con los que cuenta Colombia actualmente, no permiten la incorporación de vehículos con tecnologías de bajas emisiones. A continuación, se describen las causas y consecuencias de la problemática identificada.

Problema: Los parámetros de calidad de gasolina en Colombia no permiten la incorporación de vehículos con tecnologías de bajas emisiones.

Como se ha expuesto en el presente documento, la calidad de los combustibles disponibles definida como el conjunto de parámetros que caracterizan las condiciones físico-químicas y las capacidades operativas, determina el tipo de tecnología vehicular que es posible reglamentar en un país.

Es decir, un país que no tenga disponibles gasolinas con características como: i)10 ppm de azufre, ii) número de octano (RON) de 89, no podrá implementar tecnologías EURO 6 toda vez que los fabricantes de las mismas establecen como condición necesaria e indispensable para el óptimo funcionamiento y cumplimiento de estándares de emisión, el suministro de un combustible con las características mínimas mencionadas.

De esta manera, se entiende que mejorar la calidad del combustible es una condición indispensable

para dar paso a la renovación tecnológica vehicular necesaria para mejorar la calidad del aire en

Colombia.

Causas:

1. Evolución de los requerimientos internacionales en materia de combustibles y

tecnologías de emisión vehicular. El mejoramiento de los parámetros de calidad de

combustibles en el mundo, avanza de una manera acelerada en respuesta a los avances

tecnológicos en materia de combustión y emisiones vehiculares, tendientes a la protección y

cuidado de la salud pública.

En Colombia, la reglamentación de calidad de gasolina mediante Resolución 898 de 1995,

modificada por el Artículo Primero de la Resolución 1180 de 2006, contempla un contenido de

azufre de 300 ppm el cual es suficiente para incorporación de tecnologías de emisión hasta

EURO 2, pero es insuficiente para la incorporación de tecnologías capaces de reducir hasta

un 94% las emisiones contaminantes, tales como EURO 4 o EURO 6, para lo cual se requiere

la reglamentación de un contenido de azufre de máximo 10 ppm.

2. Auto abastecimiento de combustibles en Colombia. Colombia es un país con reservas

continentales de petróleo crudo y se encuentra en la capacidad de extraerlo y refinarlo, por lo

cual es autosuficiente para abastecer la demanda de productos como combustibles fósiles

para los diferentes sistemas de transporte, terrestre, fluvial y aéreo. En consecuencia, la

calidad de los parámetros de combustibles que se logra al final del proceso de refinería está

condicionada directamente por las características fisicoquímicas de las reservas de crudo

disponibles y las cuales se presentaron de forma resumida en las figuras 5 y 6; de otra manera,

el país debería afrontar procesos de importación, asumiendo sobrecostos y desaprovechando

las materias primas existentes en el territorio nacional.

3. Naturaleza Pesada de Crudos Colombianos Las reservas continentales de crudo

disponibles en Colombia, son de naturaleza pesada tal como se expuso en el contexto

general, lo cual implica mayor contenido de azufre, menor cantidad de material aprovechable

para la generación de derivados tales como combustibles para uso vehicular y mayor dificultad

para alcanzar niveles altos de calidad en parámetros de combustible tales como contenido de

azufre, número de cetano y contenido de poliaromáticos (PAH). Así mismo, esta condición

genera que los costos asociados a los procesos de refinaría sean mucho más altos

comparados con aquellos requeridos para refinar crudos livianos (ver figura 3); de esta

manera, Colombia se sitúa dentro de los países con reservas de crudo más pesadas a nivel

mundial.

4. Tecnología de refinación de crudos en Colombia La reglamentación de calidad de

combustibles vigente no contempla parámetros de calidad que se han viabilizado gracias a

los avances tecnológicos desarrollados a nivel mundial para los procesos de refinería de

petróleos crudos, los cuales permiten transformar las características químicas de los

compuestos obtenidos durante la etapa de separación térmica (ver figura 5).

Procesos como el hidrotratamiento e hidrocraqueo que han sido incorporados por Ecopetrol

(2010 y 2016) para los procesos de refinería nacional, permiten en la actualidad controlar el

nivel de contaminantes tóxicos tales como, el contenido de aromáticos, octanaje, y permite

mejorar el control del contenido de azufre en los distintos puntos del proceso de refinería.

Sin embargo, para alcanzar los niveles de ultra-bajo azufre que exigen las tecnologías

vehiculares de bajas emisiones, se requiere de modificaciones significativas en la

infraestructura física y de procesos de las refinerías, entre otros: cambio de catalizador,

incremento de severidad, límite de azufre en dieta de crudo, cambio en el fraccionamiento,

inclusión de un nuevo reactor de HNT, incremento de la severidad de HNT e incremento de

H2. Adicionalmente para alcanzar las 10 ppm en azufre y además garantizar los parámetros

de RON y nivel de aromáticos, se requiere de la implementación de una nueva planta de HNT,

una nueva planta de H2, una nueva planta de azufre, nuevas plantas de Amina, Aguas agrias

y una nueva planta de incremento de octano (ECOPETROL, 2019).

Pese a las mejoras ya alcanzadas en la calidad de los combustibles (diésel principalmente)

por la implementación de proyecto de hidrotratamiento de diésel y gasolina en la refinería de

Barrancabermeja y modernización de la Refinería de Cartagena, subsisten dificultades

relacionadas con el mantenimiento de los niveles de azufre en la cadena de distribución de

los combustibles desde la refinería hasta las estaciones de servicio, de la misma manera que

la obsolescencia de la tecnología vehicular que no permite aprovechar la calidad del

combustible producido (UPME, 2019).

Consecuencias:

1. Parque automotor altamente contaminante. La composición del parque automotor

colombiano en cuanto a su tecnología, se encuentra definido en función de la evolución

de la reglamentación de la calidad del combustible, la cual entre los años 1995 a 2014

permitió el ingreso de tecnologías Pre-Euro y Euro 2 para el caso de los vehículos de

encendido por chispa (gas natural y gasolina). Para el caso de las motocicletas, las cuales

dominan la composición del parque automotor con un 59% de participación (ver Figura 9),

la tecnología reglamentada apenas satisface los estándares equivalentes a EURO 2. De

esta manera, es urgente propiciar el ascenso tecnológico de éste tipo de vehículos, los

cuales empiezan a ser protagonistas como aportantes de material particulado en

inventarios de emisiones de centros urbanos con alta densidad vehicular (AMVA 2017,

SDA 2015).

Figura 9. Composición parque automotor colombiano

Fuente: Elaboración propia a partir de Runt 2019

1.1. Emisiones de partículas ultra finas perjudiciales para la salud. Los colombianos se

encuentran expuestos a emisiones vehiculares provenientes de tecnologías vehiculares

reglamentadas en 1998 en los países de origen (tecnologías EURO 2 y anteriores), las

cuales no cuentan con sistemas de poscombustión y control de emisiones contaminantes

que reduzcan de manera significativa los niveles de material particulado generados

durante los procesos de combustión, que a su vez son incompletos y defectuosos a causa

del deterioro por uso y condiciones de mantenimiento deficientes.

Para el caso de los vehículos de encendido por chispa (gasolina y gas natural)

específicamente aquellos que poseen sistema de inyección directa (GDI) por sus siglas

en inglés Gasoline Direct Injection, la generación de partículas ultrafinas es comparable

con el equivalente de partículas ultrafinas generadas a partir de la combustión Diesel (P.

Comte, 2017). De esta comparación, el mismo autor registra que, se observan resultados

notables que sugieren que las emisiones de partículas generadas por los GDI, superan

aquellas generadas por vehículos diésel que integran filtros de partículas (DPF).

1.2. Formación de Contaminantes Secundarios. Además de las emisiones de material

particulado provenientes de la combustión de los automotores, se generan y acumulan

principalmente en las vías y áreas circundantes, materiales de arrastre y desprendimiento

de llantas y frenos que, sumados a las partículas totales suspendidas de origen natural y

antrópico presentes en la atmósfera y que son arrastradas por celdas conectivas de

mezcla de aires con gradientes de temperatura, se condensan en la cercanía de la

superficie del suelo favoreciendo la formación de material re-suspendido. Adicionalmente,

producto de la interacción de los gases de escape con las condiciones eólicas a

determinadas temperaturas, se generan mezclas de compuestos químicos en la

atmosfera que dan lugar a la formación de contaminantes secundarios, los cuales tienen

efectos relativos y episódicos en la calidad del aire, que pueden tener afectaciones graves

en salud (ozono troposférico, peroxi-acetil-nitrilo, contaminantes climáticos de vida corta

CCVC –entre otros-.

2. Niveles altos de exposición - Incrementos en morbilidad y mortalidad. Teniendo en

cuenta lo anteriormente expuesto, los altos niveles de exposición a la contaminación

atmosférica generan costos de atención en salud que ascienden a 12,2 billones de pesos

anuales en Colombia (DNP, 2018), relacionados con el tratamiento de las enfermedades y

defunciones asociadas al deterioro de la calidad del aire.

3. Barreras comerciales para tecnologías de ultra-bajo azufre. Los fabricantes, importadores

y comercializadores de vehículos con tecnologías de bajas emisiones, no pueden acceder al

mercado colombiano ya que no se cuenta con las condiciones de calidad de combustible que

viabilice la incorporación y correcta operación de este tipo de tecnologías. El contenido de

azufre y parámetro de número de octano – entre otros- reglamentados en la actualidad no

viabilizan la implementación de tecnologías de bajas emisiones, por ej. Euro 6.

4. Afectación a sistemas de inyección y control de emisiones. Tal como se presentó en la Tabla 2, el azufre de los combustibles para vehículos automotores ocasiona la emisión de compuestos indeseables e interfiere con los sistemas de control de emisiones que están destinados a regular las emisiones contaminantes tales como, los compuestos orgánicos volátiles, óxidos de nitrógeno y material particulado. En este sentido, se entiende que la reducción del contenido de azufre del combustible, es una condición necesaria para garantizar el óptimo funcionamiento de los sistemas de control de emisiones diseñados por los

fabricantes de vehículos a nivel mundial y los cuales garantizan reducciones de hasta el 94% del material particulado.

Conclusión Se ha identificado la necesidad de implementar acciones que permitan acceder a combustibles con la calidad suficiente para viabilizar la incorporación de tecnologías vehiculares diseñadas para reducir las emisiones contaminantes generadas de los procesos de combustión, así como para impulsar el mejoramiento de la eficiencia energética y economía de combustibles. De esta manera, se podrá superar algunas de las barreras existentes en aras del mejoramiento de la calidad del aire, en lo que respecta a las emisiones generadas por las fuentes móviles terrestres en Colombia.

4. DEFINICIÓN DE OBJETIVOS

4.1. ÁRBOL DE OBJETIVOS Figura 10.Árbol de Problema

4.2. DESCRIPCIÓN DE OBJETIVOS En concordancia con la información presentada en el árbol de objetivos a continuación se describen

los fines y los medios para la obtención de los mismos.

Objetivo Principal: Mejorar los parámetros de calidad gasolina en Colombia.

En concordancia con las metas establecidas en la Ley 1522 de 2019 por la cual se expide el Plan

Nacional de Desarrollo 2018-2022 Pacto por Colombia Pacto por la Equidad, Colombia debe avanzar

en el mejoramiento de los parámetros de calidad de combustibles para garantizar el derecho de los

ciudadanos a gozar de un ambiente sano.

Con base en la problemática expuesta en el presente documento, se entiende que el mejoramiento de

la calidad del combustible es una condición necesaria, aunque insuficiente, para avanzar en el

Fin 1. Viabilizar la incorporación

de tecnologías de bajas

emisiones

Fin 4 Mejorar la

compatibilidad del combustible con los sistemas de control

de emisiones vehiculares

Fin 1.1

Reducir las emisiones de partículas ultrafinas

Ob

jeti

vos

Gen

eral

es

Ob

jeti

vo P

rin

cip

al

Ob

jeti

vos

Esp

ecí

fico

s

Medio 3. Implementar las acciones a que haya

lugar en la refinería para mejorar el

número de octano del combustible

gasolina

Mejorar los parámetros de calidad de Gasolina en Colombia

Medio 1. Implementar

las acciones a que

haya lugar en la

refinería para mejorar

el contenido de azufre

de la gasolina

Medio 4. Tecnología de

refinación de crudos en

Colombia

Medio 2. Implementar las acciones a que haya

lugar en la refinería para mejorar el

número de Octano de la gasolina, para

un objetivo de contenido de azufre de 10

oom

Fin 1.2 Reducir la formación de

contaminantes secundarios

Fin 2 Favorecer la renovación

del parque automotor

Fin 3

Reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno e

hidrocarburos

Fin 5 Incentivar mejores

prácticas de manejo

de combustible en

todos los agentes de

la cadena de

distribución.

mejoramiento de la calidad del aire, atendiendo a las necesidades identificadas para el sector

constituido por las fuentes móviles terrestres.

En este sentido, mejorar la calidad de la gasolina permitirá avanzar en la consecución de los fines

específicos que se listan a continuación.

Fines:

1. Viabilizar la incorporación de tecnologías vehiculares de bajas emisiones: Mediante el

mejoramiento de los parámetros de calidad del combustible diésel, hasta los niveles

requeridos para la incorporación de tecnologías tales como Euro VI se habilita el ingreso al

país de las tecnologías vehiculares más avanzadas disponibles en el mercado internacional.

1.1 Reducir las emisiones de partículas ultrafinas: La reducción del contenido de azufre del combustible tiene una incidencia directa en la reducción de los niveles de contaminantes y partículas finas tal como se expuso en el desarrollo del presente documento, el ascenso tecnológico propuesto por las tecnologías de emisión EURO 6 requiere de la disponibilidad de gasolina con contenidos de azufre de máximo 10 ppm. Para ello, es necesario integrar tecnologías y procesos adicionales a la refinería nacional, las cuales requieren de importantes esfuerzos económicos y de plazos medianos de implementación y ajuste. Las alternativas de implementación derivadas serán estudiadas en el capítulo de análisis de alternativas del presente análisis de impacto normativo.

1.2 Reducir la formación de contaminantes secundarios: Tal como se ilustra en las figuras 2 y 5 del presente documento, de la disminución del contenido de azufre de la gasolina se derivan mejoras en las emisiones de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos -entre otros contaminantes- de la mano de una mejora en la eficiencia de los sistemas de control de emisiones. De esta manera se reduce el potencial de los precursores de contaminantes secundarios formados en la atmósfera partir de reacciones químicas de los distintos compuestos presentes en los gases de escape durante el proceso de combustión.

2. Favorecer la renovación del parque automotor: La habilitación de la comercialización de nuevas tecnologías y en especial de aquellas de ultra bajas emisiones, favorecerá en el mediano-largo plazo la renovación del parque automotor orientando el uso de tecnologías más limpias. Para ello, el mejoramiento de la calidad de la gasolina es una condición indispensable.

3. Reducir los niveles de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno generados durante la combustión vehicular: Tal como se ilustró en la Tabla 2 del presente documento, estudios internacionales comprueban la reducción en las emisiones de hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno generada por el uso de gasolinas con bajos contenidos de azufre en comparación con gasolinas de alto contenido de azufre.

4. Mejorar la compatibilidad del combustible con los sistemas de control de emisiones

vehiculares. Cuanto menor es el contenido de azufre, mejor es el desempeño y la eficiencia

de los dispositivos de control de emisiones contaminantes. Esta situación se ilustra en la

siguiente gráfica, para el caso de los óxidos de nitrógeno.

Figura 11. Desempeño de los sistemas de control de NOx vs contenido de azufre de las gasolinas

Fuente: (ACEA, 2013)

5. Incentivar mejores prácticas de manejo de combustible en todos los agentes de la

cadena de distribución. De la reducción del contenido de azufre para el caso de la gasolina,

se derivan retos importantes en lo referente al manejo que debe hacerse del combustible en

todos los puntos de distribución y consumo. Cuanto menor es el contenido de azufre, más

sensible se hace el combustible a perturbaciones tales como la humedad y los agentes

orgánicos. En este sentido, el Gobierno Nacional debe avanzar en estrategias pedagógicas

que permitan concientizar a la ciudadanía en general acerca de las mejores prácticas para

conservar las características de calidad de las gasolinas con ultra bajo contenido de azufre.

Medios:

Los medios propuestos para alcanzar los objetivos propuestos, se definen en acciones generales a

continuación

1. Implementación de tecnologías y procesos requeridos en la refinería para reducir el contenido

de azufre en la gasolina colombiana en el plazo requerido para garantizar la sostenibilidad del

proceso.

2. Implementación de tecnologías y procesos requeridos en la refinería para mejorar los

parámetros de Octanaje RON y MON en el plazo requerido para garantizar la sostenibilidad

del proceso.

3. Implementación de tecnologías y procesos requeridos en la refinería para garantizar el

cumplimiento de los estándares de emisión de compuestos aromáticos recomendados en la

carta mundial de combustibles.

Lo anterior, teniendo en cuenta que el proceso de refinería es altamente complejo y las modificaciones

estructurales necesarias para lograr las metas establecidas, toman tiempos que superan el corto plazo.

Así mismo se requiere de inversiones progresivas y significativas en tecnología de punta, a fin de

garantizar los requisitos de aseguramiento de calidad y la continuidad en la prestación del servicio, sin

poner en riesgo el abastecimiento de la demanda nacional.

5. BIBLIOGRAFÍA

ACEA, J. E. (2013). World Fuel Charter (5th ed.).

Europe, F. (2018). Fuels Europe Statistical Report.

ICCT. (2016). Technical Background on India BS VI Fuel Specifications.

Jorge Humberto Arango - Ecopetrol. (2009). Calidad de los Combustibles en Colombia.

P. Comte, J. C. (2017). Current Status and New Concepts of Gasoline Vehicle Emission, Gasomep.

UPME. (2019). PLAN INDICATIVO DE ABASTECIMIENTO DE COMBUSTIBLES LIQUIDOS.